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公開番号2025095398
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023211367
出願日2023-12-14
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H10D 12/00 20250101AFI20250619BHJP()
要約【課題】破壊耐量を向上できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置101は、配線領域RF1、セル領域RC及び境界領域RB1を含む。半導体装置はまた、第1、2電極11、12、配線51、半導体層20、制御電極31及び第1、2コンタクト領域41a、41bを含む。半導体層は、第1～6半導体領域を含む。第1半導体領域21は、セル領域、配線領域及び境界領域に配置される。第2半導体領域22は、境界領域に配置された境界半導体部分22bを含む。第5、6半導体領域25、26は、セル領域に配置され、第1半導体領域と第2電極との間に位置する。第1コンタクト領域は、境界領域に配置され、境界半導体部分と接する。第2コンタクト領域は、セル領域に配置され、第5半導体領域と接する。境界半導体部分における第2導電形の不純物濃度は、第5半導体領域における第2導電形の不純物濃度よりも低い。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１配線領域と、セル領域と、前記第１配線領域と前記セル領域との間の第１境界領域と、を含む半導体装置であって、
第１電極と、
少なくとも一部が前記第１境界領域及び前記セル領域に配置された第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿い、前記第１配線領域から前記セル領域への方向は、前記第１方向に交差する第２方向に沿う、第２電極と、
前記第１配線領域に配置された第１配線と、
半導体層であって、
前記セル領域、前記第１配線領域及び前記第１境界領域に配置された第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１境界領域に配置された第１境界半導体部分を含む第２半導体領域であって、前記第１境界半導体部分の少なくとも一部は、前記第１半導体領域と前記第２電極との間に設けられた第２導電形の第２半導体領域と、
前記第１電極と前記第１半導体領域との間に配置された第２導電形の第３半導体領域と、
前記第１電極と前記第１半導体領域との間に配置された第１導電形の第４半導体領域であって、前記第４半導体領域における第１導電形の不純物濃度は、前記第１半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも高い、第４半導体領域と、
前記セル領域に配置され、前記第１半導体領域と前記第２電極との間に位置する第２導電形の第５半導体領域と、
前記セル領域に配置され、前記第１半導体領域と前記第２電極との間に位置し、前記第２電極と電気的に接続された第１導電形の第６半導体領域と、
を含む半導体層と、
前記第１半導体領域、前記第２半導体領域、及び前記第６半導体領域と第１絶縁部を介して対向し、前記第１配線と電気的に接続された第１制御電極と、
前記第１境界領域に配置され、前記第１境界半導体部分と接し、前記第１境界半導体部分と前記第２電極とを電気的に接続する第１コンタクト領域と、
前記セル領域に配置され、前記第５半導体領域と接し、前記第５半導体領域と前記第２電極とを電気的に接続する第２コンタクト領域と、
を備え、
前記第１境界半導体部分における第２導電形の不純物濃度は、前記第５半導体領域における第２導電形の不純物濃度よりも低い、半導体装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第１境界半導体部分の前記第１コンタクト領域と接する表面から前記第１半導体領域までの前記第１方向に沿った第２導電形の不純物濃度の第１分布は、第１ピークを有し、
前記第５半導体領域の前記第２コンタクト領域と接する表面から前記第１半導体領域までの前記第１方向に沿った第２導電形の不純物濃度の第２分布は、第２ピークと、前記第２ピークよりも高く前記第１ピークよりも高い第３ピークを有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１ピークの高さは、前記第３ピークの高さの０．０１倍以下である、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１ピークの高さは、前記第２ピークの高さと同じである、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１ピークは、前記第２ピークよりも低い、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１コンタクト領域は、前記第１境界半導体部分とショットキー接合を形成する、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２半導体領域は、前記第１配線領域に配置された配線半導体部分を含み、
前記配線半導体部分は、前記第１配線と前記第１半導体領域との間に位置し、
前記配線半導体部分における第２導電形の不純物濃度は、前記第１境界半導体部分における第２導電形の不純物濃度と同じである、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体層は、前記第１境界領域に設けられ、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向に延在するトレンチを有する、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記トレンチは、前記第１境界半導体部分の前記第１コンタクト領域と接する部分と、前記第５半導体領域と、の間に設けられた、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記トレンチは、前記半導体層の前記第２電極の側の表面から前記第１半導体領域へ向かって延び、前記第１半導体領域まで到達する、請求項８に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ＲＣ－ＩＧＢＴ（Reverse Conducting - Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体装置において、過剰な電流が流れると半導体装置が破壊に到る場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１１６５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、破壊耐量を向上できる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、半導体装置は、第１配線領域と、セル領域と、前記第１配線領域と前記セル領域との間の第１境界領域と、を含む。半導体装置は、第１電極と、第２電極と、第１配線と、半導体層と、第１制御電極と、第１コンタクト領域と、第２コンタクト領域と、を含む。前記第２電極の少なくとも一部は、前記第１境界領域及び前記セル領域に配置される。前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う。前記第１配線領域から前記セル領域への方向は、前記第１方向に交差する第２方向に沿う。前記第１配線は、前記第１配線領域に配置される。前記半導体層は、第１導電形の第１半導体領域と、第２導電形の第２半導体領域と、第２導電形の第３半導体領域と、第１導電形の第４半導体領域と、第２導電形の第５半導体領域と、第１導電形の第６半導体領域と、を含む。前記第１半導体領域は、前記セル領域、前記第１配線領域及び前記第１境界領域に配置される。前記第２半導体領域は、前記第１境界領域に配置された第１境界半導体部分を含む。前記第１境界半導体部分の少なくとも一部は、前記第１半導体領域と前記第２電極との間に設けられる。前記第３半導体領域は、前記第１電極と前記第１半導体領域との間に配置される。前記第４半導体領域は、前記第１電極と前記第１半導体領域との間に配置される。前記第４半導体領域における第１導電形の不純物濃度は、前記第１半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも高い。前記第５半導体領域は、前記セル領域に配置され、前記第１半導体領域と前記第２電極との間に位置する。前記第６半導体領域は、前記セル領域に配置され、前記第１半導体領域と前記第２電極との間に位置する。前記第６半導体領域は、前記第２電極と電気的に接続される。前記第１制御電極は、前記第１半導体領域、前記第２半導体領域、及び前記第６半導体領域と第１絶縁部を介して対向する。前記第１制御電極は、前記第１配線と電気的に接続される。前記第１コンタクト領域は、前記第１境界領域に配置され、前記第１境界半導体部分と接する。前記第１コンタクト領域は、前記第１境界半導体部分と前記第２電極とを電気的に接続する。前記第２コンタクト領域は、前記セル領域に配置され、前記第５半導体領域と接する。前記第２コンタクト領域は、前記第５半導体領域と前記第２電極とを電気的に接続する。前記第１境界半導体部分における第２導電形の不純物濃度は、前記第５半導体領域における第２導電形の不純物濃度よりも低い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図である。
図２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図である。
図３は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面斜視図である。
図４は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面である。
図５は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面である。
図６は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、半導体層における不純物濃度の分布を例示する模式的グラフ図である。
図８は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面斜視図である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、半導体層における不純物濃度の分布を例示する模式的グラフ図である。
図１０は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面斜視図である。
図１１は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面斜視図である。
図１２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図である。
図１３は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図である。
図１４は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図である。
図１５は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面斜視図である。
図１６は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面斜視図である。
図１７（ａ）～図１７（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の動作を例示する模式図である。
図１８は、実施形態に係る半導体装置を用いた回路を例示する模式的回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図である。
図１に表した半導体装置１０１は、例えばＲＣ－ＩＧＢＴである。半導体装置１０１には、Ｘ－Ｙ平面内において、複数の第１配線領域ＲＦ１と、複数のセル領域ＲＣと、複数の第１境界領域ＲＢ１と、が設定されている。
【０００９】
セル領域ＲＣは、例えばトランジスタが形成される領域である。複数のセル領域ＲＣは、Ｘ方向に並んでいる。セル領域ＲＣには、例えば第２電極１２が設けられる。第２電極１２は、例えば各セル領域ＲＣの略全体を覆うようにＸ－Ｙ平面内において延在している。
【００１０】
第１配線領域ＲＦ１には、第１配線５１（ゲート配線）が設けられている。第１配線領域ＲＦ１は、例えば、ゲートフィンガー部に相当する。ゲートフィンガー部はゲート電極がゲート配線に接続される領域である。第１配線５１及び第１配線領域ＲＦ１は、Ｙ方向に延在している。複数の第１配線領域ＲＦ１（複数の第１配線５１）は、Ｘ方向に並んでいる。第１配線領域ＲＦ１からセル領域ＲＣへの方向は、Ｘ方向に沿う。第１配線領域ＲＦ１とセル領域ＲＣとは、Ｘ方向において交互に並んでいる。Ｘ方向に隣り合う２つの第１配線領域ＲＦ１の間にはセル領域ＲＣが位置し、Ｘ方向に隣り合う２つのセル領域ＲＣの間には、第１配線領域ＲＦ１の間が位置する。Ｘ方向において隣り合う第１配線領域ＲＦ１とセル領域ＲＣとの間に、第１境界領域ＲＢ１が位置する。複数の第１配線５１は、第１電極パッド５１Ｐと電気的に接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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